电磁炉的基本原理 |
| 编辑：合肥快捷家电维修中心 时间：2013/07/05 字号:大 中 小 |
| 摘要：电磁炉的基本原理 |
| 电磁炉是利用交变磁场产生感应涡流加热的原理研制开发的新一代生活用具。其主要特征是清洁环保、节能高效、安全省时、方便实用、功能齐全、多重保护，可通过智能菜单，实现煮饭、烧水、煮粥、煎炒、火锅等功能。因此，电磁炉是一种具有微电脑控制及模糊控制技术的高科技厨房用具，是烹饪食物的好帮手，它已在我国城乡家庭广泛地普及起来。 然而，随着电磁炉用户的增多，使用时间增长而引发的故障率升高，以及社会维修的需要，提示电磁炉的机芯构造及其工作原理，已越发显得十分重要。 一、涡电流基本原理 在电磁学中，利用磁场获得电流的现象叫做电磁感应现象，所获得的电流叫做感生电流，形成感生电流的电动势叫做感生电动势。电磁感应现象的发现是物理学上的重大成就之一。而法拉第电磁感应定律所指出“当穿过闭合线路的磁通量发生变化时，线路里感生电动势的大小跟穿过闭合线路的磁通量变化率成正比”，则为开发电器设备奠定了理论基础。 在用于工农业生产、科研与教学的一些电器设备中，常常有在大块的金属存在，如发电机和变压器中的铁芯，当这些金属铁块对磁场做相对运动或处在变化的磁场中时，则金属块内的自由电子将受到洛仑兹力或感生电场力的作用，从而使整块金属内部引起感应电动势。如果在圆柱形铁芯上绕有线圈，并施加交变电流，铁芯就处在交变磁场中，此时，铁芯内部就会产生电流，这种感应电流的流线，在洛仑兹力(运动电荷在磁场中所受到的力)和感生电场力这两个力的作用下，将围绕圆柱形铁芯轴线呈涡旋状，故称为涡电流，简称涡流。 二、涡电流的热效应 在直流电学的试验中，当电流通过导体时，导体的温度总要长高，并有一定的热量Q放出，这种现象在物理学中就被称为电流的热效应，如电流通过白炽灯、电熨头、电褥子等家用电器时，都会有热量放出。英国物理学家焦耳经过实验总结出：电流通过导体时，放出的热量Q与电流强度I的平方、导体的电阻R及通电的时间t成正比。其中，Q为焦耳热，1焦耳为瓦特·秒。 在通常情况下，金属导体中的原子实，在 晶体点阵的位置附近不停地做热振动，而自由电子在无规则热运动的过程中，则不断与原子碰撞，两者之间通过碰撞交换能量，进而达到热平衡。当导体两端加上电压后，导体内将产生电场，在电场力的作用下，自由电子与原子实碰撞时，就把定向运动的动能传递给原子实，进而加剧原子实的热振动，使导体的温度升高，并放出热量Q。因此，焦耳热实际上是通过电场力做功由电能转化而得到的。在金属材料中，由于多数金属的电阻率很少，因此不大的感应电动势，往往会使整块金属内部激起强大的涡电流。涡电流与普通电流一样要放出焦耳热。因涡电流使整块金属产生热量的现象，就被称为涡电流的热效应。而利用涡电流的热效应进行加热的方法就称为感应加热。这种加热的方法曾广泛用于不同的工业中，如在冶炼工业中，利用高频感应炉冶炼高纯金属和特种钢或特种合金等。高频感应炉是在坩埚的外部绕有线圈并与大功率的高频电源接通而组成。当高频交变电流在线圈内激发很强的高频磁场时，坩埚内的被冶炼金属产生强大的涡电流，并释放出大量的焦耳热将自身熔化。高频交变电流的频率越高则释放出的焦耳热越多。因此通过调节交变电流频率的办法，就可以控制涡电流的大小，进而达到控制炉内温度的目的。 又如，利用涡电流的热效应，还可以进行高频焊接加工，如自行车的钢管车架焊接等。涡电流的热效应还广泛用于无法直接加热的真空技术和科学实验中，如排队示波管、显像管内部金属电极上吸附的残余气体等。 但涡电流的热效应，有好的一面，可用来为人类造福，也有不利的一面，如对变压器和电动机的运行构成危害，它会导致铁芯温度升高，危及线圈绝缘材料的寿命，同时，涡电流发热要消耗额外的能量，使变压器和电动机的效率降低。这就需要再用其他方法减小涡电流来补救。 三、电磁炉的加热原理 涡电流的热效应在被运用用到电磁炉的技术中时，其交变磁场主要是通过一个扁平的线盘来实现的，在应用中，只要在线盘引出的两个电极间施加一个高频交变电流，线盘周围就会产生交变磁场，此时若在线盘顶部放上一只平底的铁质锅体，铁质锅体底部内的自由电子在交变磁场的作用下，便会产生涡电流，由于涡电流的热效应，使锅体释放焦耳热，进而再加热锅内的食物和。总之，通过上述对涡电流的及其热效应的了解，可以清楚知道：电磁炉本身不释放焦耳热，只产生交变磁场，而改变交变磁场的强度，则会改变铁质锅底中涡电流的强度，进而改变锅体释放的焦耳热。因此，在电磁炉内部还要设计一些电子线路，以控制线盘所产生的交变磁场的强度。 |
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